کتاب کنترل مبدل‌های الکترونیک قدرت در کاربردهای ریزشبکه

کنترل مبدل‌های الکترونیک قدرت در کاربردهای ریزشبکه

پیشگفتار

کاربرد مبدل‌های قدرت در سیستم‌های برق سابقه‌ای طولانی دارد. یکی از اولین تأسیسات سیستم‌های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) در جزیره گوتلند سوئد در سال 1954 راه‌اندازی شد. شیرهای قوس جیوه‌ای در این پروژه استفاده شده بود. این سیستم‌ها در سال 1967 با شیرهای تریستوری جایگزین شدند. از آن زمان، سایر دستگاه‌های مبتنی بر تریستور مانند جبران‌ساز استاتیک توان رأکتیو (SVC)، جبران‌ساز سری کنترل‌شده با تریستور (TCSC) و غیره در کاربردهای سیستم انتقال برق مورد استفاده قرار گرفتند. با این حال، با پیشرفت فناوری ترانزیستور دوقطبی گیت ایزوله (IGBT)، مبدل‌های منبع ولتاژ (VSC) در کاربردهای سیستم قدرت محبوبیت بیشتری کسب کردند. در حال حاضر، فناوری‌های مبتنی بر VSC در سیستم‌های انتقال برق استفاده می‌شوند، مانند VSC-HVDC، سیستم‌های انتقال جریان متناوب انعطاف‌پذیر (FACTS) و غیره. به صورت هم‌زمان، کاربردهای VSC در سیستم‌های توزیع توان نیز توجه زیادی را خود جلب کرده است، به خصوص در سیستم‌های برق خصوصی و ریزشبکه‌ها.

با افزایش نگرانی‌ها در مورد تغییرات آب‌وهوا، استفاده از مبدل‌های الکترونیک قدرت در سیستم‌های برق و افزایش استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی (PV) یا تولید برق بادی افزایش یافته است. از آنجایی که این ژنراتورهای تجدیدپذیر ماهیت تناوبی دارند، تجهیزات ذخیره انرژی (عمدتاً ذخیره‌ساز انرژی باتری) هم برای ذخیره انرژی و هم برای تسطیح نوسانات برق استفاده می‌شوند. از آنجایی که VSC ها هارمونیک تولید می‌کنند، در خروجی به فیلترهای پسیو مجهز هستند. ممکن است این فیلترها با سایر تجهیزات سیستم رزونانس تولید کنند. بنابراین کنترل تجهیزات الکترونیک قدرت اخیراً اهمیت زیادی پیدا کرده است. تعداد بسیار زیادی از مقالات IEEE Transaction در مورد کنترل مبدل‌ها و کاربرد آن‌ها ارائه شده است.

مفهوم ریزشبکه اخیراً توجه زیادی را به خود جلب کرده است. ریزشبکه‌ها، سیستم‌های قدرت کوچکی هستند که دارای ژنراتورهای پراکنده (DG)، واحدهای ذخیره باتری و بارهای مصرفی هستند و در مجاورت هم قرار دارند. ریزشبکه‌ها می‌توانند به شبکه‌های شهری متصل شده یا به طور مستقل در مود جزیره‌ای فعالیت کنند. همچنین می‌توانند قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری سیستم را افزایش دهند. ریزشبکه‌ها در سازمان‌ها، محیط‌های دانشگاهی، بیمارستان‌ها، سایت‌های تولیدی و همچنین در تأسیسات نظامی نصب می‌شوند. علاوه بر این، ریزشبکه‌های مناطق دورافتاده دارای پتانسیل تأمین برق برای مکان‌هایی هستند که دور از خطوط برق احداث شده‌اند. هرچند ژنراتورهای کوچک یا متوسط دیزلی یا گازی را می‌توان در ریزشبکه استفاده کرد، اما ژنراتورهای دارای واسط مبدل قدرت بسیار رایج‌تر هستند زیرا ژنراتورهای تجدیدپذیر و ذخیره‌ساز باتری را به هم متصل می‌کنند. بنابراین کنترل مبدل قدرت برای کاربردهای ریزشبکه نیز یک مسئله بسیار حیاتی است.

این کتاب دو مورد را پوشش می‌دهد: بررسی تئوری‌های کنترلی مورد استفاده برای کنترل مبدل‌های قدرت هوشمند و بررسی کاربرد این مفاهیم کنترلی در مبدل‌های الکترونیک قدرت مورد استفاده در سیستم‌های توزیع برق. مبدل منبع ولتاژ ممکن است جنبه‌های کنترلی مختلفی داشته باشد که به کاربرد آن بستگی دارد. با این حال، اصول اولیه همه روش‌های کنترلی تا حدودی مشترک هستند. بنابراین یک رویکرد سیستماتیک برای طراحی کنترل مبدل در این کتاب اتخاذ شده است.

سه فصل این کتاب، تئوری کنترل را پوشش می‌دهد. بیشتر مطالبی که در این فصل‌ها ارائه شده برای دوره کارشناسی یا دوره کارشناسی ارشد در سطح اول قابل‌استفاده است. مثال‌های کار شده متعدد و نکات طراحی مختلف ارائه شده که می‌توان از آن در MATLAB®، محصول شرکت MathWorks استفاده کرد. مزیت استفاده از MATLAB® این است که الگوریتم‌های کنترلی پیچیده را می‌توان به راحتی با استفاده از این نرم‌افزار تست و تأیید کرد. در این کتاب، MATLAB® برای طراحی کنترل‌کننده‌های مبدل قدرت استفاده شده است، و مفاهیم طراحی از طریق پکیج شبیه‌سازی EMTDC/PSCAD تولید شده توسط مرکز تحقیقات HVDC Manitoba تأیید می‌شوند.

این کتاب در 11 فصل تنظیم شده است. فصل اول به معرفی کتاب می‌پردازد. این فصل مقدمه‌ای جامع بر مؤلفه‌های الکترونیک قدرت و مودهای عملکرد مبدل قدرت و توپولوژی‌های آن است. لزوم استفاده از فیلتر هارمونیک نیز به اختصار موردبحث قرار گرفته است. از آنجایی که اکثر مبدل‌های قدرت را می‌توان به صورت مدارهای تک خطی مدل کرد، این مبدل‌ها می‌بایست برای طراحی کنترل فیدبک خطی‌سازی شوند. در این فصل به این موضوع نیز پرداخته شده است.

روش‌های تجزیه‌وتحلیل سیگنال‌های AC در فصل 2 ارائه شده است. موضوعاتی مانند مؤلفه‌های متقارن (فازور و لحظه‌ای)، تبدیل‌های کلارک و پارک، و اصول استفاده از حلقه قفل فاز (PLL) در این فصل پوشش داده شده است.

فصل 3 بررسی عمیقی بر کنترل کلاسیک در سیستم‌های تک ورود- تک خروجی (SISO) ارائه می‌کند. از آنجایی که اکثر روش‌های طراحی و تحلیل کنترل کلاسیک مورد استفاده در سیستم‌های زمان پیوسته و زمان گسسته مشابه هستند، در این کتاب تمرکز اصلی بر سیستم‌های زمان پیوسته است. موضوعاتی مانند معیار Routh-Hurwitz، مکان ریشه، روش‌های پاسخ فرکانسی، معیار پایداری نایکوئیست، پایداری نسبی، طراحی جبران‌ساز، کنترل‌کننده PID و تنظیم آن همراه با چندین مثال عددی ارائه شده است. در پایان فصل، نمایش زمان گسسته و تبدیل z موردبحث قرار گرفته است.

طراحی کنترل مبدل‌های قدرت در حوزه کلاسیک در فصل 4 موردبحث قرار می‌گیرد. به طور خاص، مبدل‌های DC-DC، مانند مبدل‌های باک و بوست، به تفصیل تجزیه‌وتحلیل می‌شوند. فرآیند استخراج مدل‌ این مبدل‌ها با استفاده از روش‌های متوسط‌گیری و سپس طراحی کنترل‌کننده‌های کلاسیک با استفاده از مدل‌های خطی توضیح داده می‌شود. همچنین این فصل نشان می‌دهد که کنترل ولتاژ خروجی به تنهایی برای یک مبدل بوست کافی نیست زیرا این مبدل دارای یک صفر در سمت راست صفحه s است. یک الگوی کنترلی دو حلقه‌ای به این منظور ارائه شده است.

تجزیه‌وتحلیل فضای حالت و طراحی کنترل در حوزه زمان پیوسته و گسسته در فصل 5 ارائه شده است. موضوعات مختلفی مانند نمایش سیستم SISO در حوزه فضای حالت، حل معادلات حالت، مقادیر ویژه و بردارهای ویژه در این فصل پوشش داده شده است. همچنین تجزیه‌وتحلیل مودال با استفاده از قطری سازی، کنترل‌پذیری و رؤیت‌پذیری موردبحث قرار می‌گیرد. الگوی کنترل فیدبک حالت با استفاده از قطب گذاری و رگلاتور درجه دوم خطی نیز توضیح داده می‌شود. فرآیند حذف خطای حالت دائمی با استفاده از یک عملگر کنترل انتگرالی نیز شرح داده شده است. در پایان فصل، فرآیند استخراج مدل مبدل بوست DC-DC با استفاده از روش متوسط‌گیری فضای حالت و همچنین طراحی کنترل‌کننده‌ای که عملکرد بسیار بهتری دارد نشان داده شده است.

فصل 6 طراحی سیستم کنترلی را در حوزه زمان گسسته موردبحث قرار می‌دهد. در این فصل، کنترل‌کننده‌های مبتنی بر مدل پیش‌بین توضیح داده می‌شوند. موضوعاتی که در این فصل پوشش داده شده است شامل پیش‌بینی و کنترل حداقل واریانس، قطب گذاری در حوزه چندجمله‌ای، کنترل پیش‌بین تعمیم‌یافته و کنترل تطبیقی خودتنظیم است که تخمین پارامترهای بازگشتی را با الگوی کنترلی ترکیب می‌کند. یک مثال عددی برای کنترل خودتنظیم مبدل بوست نیز ارائه شده است.

کنترل حلقه باز مبدل‌های DC-AC در فصل 7 پوشش داده شده است. در این بخش، کنترل جریان هیسترزیس و پالس سینوسی با مدولاسیون (SPWM) برای مدولاسیون‌های دوقطبی و تک‌قطبی موردبحث قرار گرفته است. مفهوم بردارهای فضا و مدولاسیون عرض پالس بردار فضا (SVPWM) نیز در این فصل ارائه می‌گردد. همچنین در مورد چگونگی بهبود عملکرد SPWM از طریق تزریق هارمونیک سوم بحث شده است. مبدل‌های چندسطحی مختلف – مانند کلمپ دیودی، خازن شناور، مبدل کاسکید و مدولار – به همراه روش‌های SPWM که در خروجی مبدل چندسطحی استفاده می‌شوند در این فصل موردبحث قرار می‌گیرند.

فصل 8 چندین تکنیک کنترل حلقه بسته را برای مبدل‌های DC-AC ارائه می‌کند و دو کنترل‌کننده ولتاژ و جریان را موردبحث قرار می‌دهد. برای حذف هارمونیک‌های تولید شده توسط مبدل‌های منبع ولتاژ، این مبدل‌ها به فیلترهای LC یا LCL پسیو در خروجی مجهز هستند. ابتدا یک اصل طراحی فیلتر معمولی مورد بحث قرار می‌گیرد. در ادامه، در مورد کنترل ولتاژ PWM و SVPWM مبتنی بر فیدبک حالت VSC ها و کنترل ولتاژ مود لغزشی بحث می‌شود. کنترل جریان با استفاده از فیدبک حالت و فیدبک خروجی نیز موردبحث قرار می‌گیرد.

تجهیزات تنظیم‌کننده توان که برای بهبود کیفیت توان در شبکه‌های توزیع برق استفاده می‌شوند، از مبدل‌های DC-AC استفاده می‌کنند و برای دستیابی به اهداف خود می‌بایست به روشی خاص کنترل شوند. چنین تجهیزاتی در فصل 9 موردبحث قرار می‌گیرند، همچنین به طور خاص، ساختار و اصول عملکرد یک جبران‌ساز استاتیکی توزیع (DSTATCOM) ارائه می‌شود. این فصل نشان می‌دهد که این تجهیز را می‌توان هم برای کنترل ولتاژ، که در آن ولتاژ باس توزیع را می‌توان در برابر هارمونیک‌های بار و عدم تعادل کنترل کرد، و هم برای کنترل جریان برای جبران بار استفاده نمود. روش کنترل مبدل مورد استفاده در این ساختار نیز ارائه شده است.

فصل 10 در مورد ریزشبکه ها بحث می‌کند. ریزشبکه DC و AC هردو در نظر گرفته می‌شوند. کاربردهای کنترل اولیه در این ریزشبکه‌‌ها به شکل کنترل‌کننده‌های دروپ هستند که در این فصل به تفصیل به آن‌ها پرداخته شده است. نمونه‌هایی از روش‌های کنترل مبدل‌های مختلف که می‌توانند برای یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرند، و همچنین سیستم‌های توزیع برق هوشمند در حال تکامل که دارای چندین ریزشبکه هستند، در این فصل گنجانده شده‌اند. برخی روش‌های اتصال و اصول عملکرد ریزشبکه‌ها نیز بحث شده است. به طور خاص، تبادل توان بین ریزشبکه متصل از طریق یک فیدر اختصاصی به تفصیل موردبحث قرار خواهد گرفت. با افزایش استفاده از مبدل‌های قدرت در سیستم‌های برق، هارمونیک‌های فرکانس بالا نگرانی‌هایی را برای سلامت قطعات و لوازم برقی ایجاد کرده‌اند. در فصل 11، برخی از جنبه‌های تجزیه‌وتحلیل هارمونیک و جنبه‌های انتشار هارمونیک در سیستم توزیع بحث شده است. علاوه بر این، استانداردهایی که برای مقابله با مشکل هارمونیک در حال تکامل هستند ارائه شده است.

پیشگفتار مترجم:

کتابی که هم­ اکنون از نظر شما می­گذرد ترجمه کتابControl of Power Electronic Converters with Microgrid Applications تالیف Arindam Ghosh ازCurtin University Australia  و  Firuz Zare از Queensland University of Technology Australia در سال 2023 است.

امروزه، مبدل­های الکترونیک قدرت را می­توان در کاربردهایی همچون ریزشبکه­ها، کنترل دور ماشین­های الکتریکی، منابع تغذیه سوئیچینگ، ذخیره انرژی، تولیدات پراکنده، فیلترهای اکتیو توان، انرژی‌های تجدیدپذیر و سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS) تعبیه شده یافت. یک مبدل الکترونیک قدرت برای رسیدن به اهداف مطلوب نیازمند کارایی مناسب با عملکرد بلادرنگ است که نیاز آن به ساختارهای کنترلی را ضروری می­سازد. بنابراین، کنترل مبدل­های الکترونیک قدرت موضوع بسیار مهمی برای عملکرد مناسب آن­هاست که نیازمند تجزیه و تحلیل، انتخاب مناسب­ترین مشخصات و بهترین روش طراحی کنترل برای هر کاربرد خاص است.

مفهوم ریزشبکه اخیراً توجه زیادی را به خود جلب کرده­است. ریزشبکه‌ها، سیستم‌های قدرت کوچکی هستند که دارای ژنراتورهای پراکنده (DG)، واحدهای ذخیره باتری و بارهای مصرفی هستند و در مجاورت هم قرار دارند. ریزشبکه‌ها می‌توانند به شبکه‌های شهری متصل شده یا به طور مستقل در مود جزیره‌ای فعالیت کنند. همچنین می‌توانند قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری سیستم را افزایش دهند. ریزشبکه‌ها در سازمان‌ها، محیط‌های دانشگاهی، بیمارستان‌ها، سایت‌های تولیدی و همچنین در تأسیسات نظامی نصب می‌شوند. از نقطه نظر بهره­برداری، منابع کوچک تولید انرژی   می­بایست همراه با مبدل­های الکترونیک قدرت جهت تضمین کیفیت توان بکار گرفته ­شوند. بنابراین کنترل مبدل­های الکترونیک قدرت برای کاربردهای ریزشبکه نیز یک مسئله بسیار حیاتی است.

لذا این کتاب تلاش دارد، راهی برای کشف رویکردهای کنترل پیشرفته در زمینه مبدل­های الکترونیک قدرت با کاربرد در ریزشبکه­ها باز ­کند که نقطه اشتراک الکترونیک قدرت و ریزشبکه است. پیش­نیازهایی که خواننده باید بر آن مسلط باشد، نظریه مدارهای الکتریکی، الکترونیک قدرت و نظریه سیستم­های کنترل است. محتوای این کتاب در یازده فصل گنجانده شده است که هسته اصلی هرفصل، مثال­های کاربردی و شبیه­سازی­های انجام شده می­باشد که موضوع را برای خواننده روشن می­کند.

فصل 1 مقدمه‌ای جامع بر مؤلفه‌های الکترونیک قدرت، مودهای عملکرد مبدل­ها و توپولوژی‌های آن است. فصل 2 روش‌های تجزیه ‌و تحلیل سیگنال‌های AC را بیان می­کند. فصل 3 بررسی عمیقی بر کنترل کلاسیک در سیستم‌های تک ورودی-تک خروجی (SISO) ارائه می­دهد. طراحی کنترل مبدل‌های الکترونیک قدرت در حوزه کلاسیک در فصل 4 مورد بحث قرار می‌گیرد. تجزیه ‌و تحلیل فضای حالت و طراحی کنترل کننده در حوزه زمان پیوسته وگسسته در فصل 5 ارائه شده است. فصل 6 طراحی سیستم کنترلی را در حوزه زمان گسسته مورد بحث قرار می‌دهد. کنترل حلقه باز مبدل‌هایDC-AC در فصل 7 پوشش داده شده است. فصل 8 چندین تکنیک کنترل حلقه بسته را برای مبدل‌های DC-ACارائه می‌کند و دو کنترل‌کننده ولتاژ و جریان را مورد بحث قرارمی‌دهد. تجهیزات تنظیم‌کننده توان که برای بهبود کیفیت توان در شبکه‌های توزیع برق استفاده می‌شوند، از مبدل‌های DC-ACاستفاده می‌کنند و برای دستیابی به اهداف خود می‌بایست به روشی خاص کنترل شوند. چنین تجهیزاتی درفصل 9 مورد بحث قرار می‌گیرند. فصل 10 در مورد ریزشبکه­ها بحث می‌کند. در فصل 11، برخی از جنبه‌های تجزیه ‌و تحلیل هارمونیک و جنبه‌های انتشار هارمونیک در سیستم توزیع بحث شده ­است.

این کتاب می­تواند به عنوان راهنمایی مناسب مورد استفاده مهندسین برق قرار گیرد، همچنین دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترای رشته مهندسی برق گرایش قدرت نیز می­توانند از این کتاب بهره فراوانی نصیب خود کنند. در ترجمه کتاب نهایت امانتداری رعایت شده و هیچ بخشی از آن حذف نشده است با وجود تلاش­های فراوان در ویرایش دقیق کتاب، مسلما هنوز هم نواقصی در این اثر موجود است.

فهرست کنترل مبدل‌های الکترونیک قدرت در کاربردهای ریزشبکه:

پیشگفتار

پیشگفتار مترجم

1. مقدمه

1.1 مقدمه‌ای بر الکترونیک قدرت

1.2 مودهای عملکرد مبدل قدرت

1.3 توپولوژی‌های مبدل قدرت

1.4 هارمونیک‌ها و فیلترها

1.5 شرایط عملیاتی، مدل‌سازی و کنترل مبدل قدرت

1.6 کنترل سیستم‌های الکترونیک قدرت

1.6.1 کنترل حلقه باز در مقابل کنترل حلقه بسته

1.6.2 سیستم‌های غیرخطی

1.6.3 سیستم‌های خطی تکه‌ای

1.7 سیستم‌های توزیع برق

1.8 نکات پایانی

مراجع.

2. تجزیه‌وتحلیل سیگنال‌های AC

2.1 مؤلفه‌های متقارن

2.1.1 فاکتور عدم تعادل ولتاژ (VUF)

2.1.2 توان حقیقی و رأکتیو

2.2 مؤلفه‌های متقارن لحظه‌ای

2.2.1 تخمین مؤلفه‌های متقارن بر اساس اندازه‌گیری‌های لحظه‌ای

2.2.2 توان حقیقی و رأکتیو لحظه‌ای

2.3 هارمونیک

2.4 تبدیل‌های کلارک و پارک

2.4.1 تبدیل کلارک

2.4.2 تبدیل پارک

2.4.3 توان حقیقی و رأکتیو

2.4.4 تجزیه‌وتحلیل مدار سه فاز

2.4.5 رابطه بین تبدیل کلارک و تبدیل پارک

2.5 حلقه قفل فاز (PLL)

2.5.1 سیستم سه فاز PLL

2.5.2 PLL برای سیستم نامتعادل

2.5.3 تخمین فرکانس سیگنال متعادل با استفاده از مؤلفه‌های αβ

2.6 نکات پایانی

مسائل

مراجع

3. بررسی سیستم‌های کنترل SISO

3.1 تابع انتقال و پاسخ زمانی

3.1.1 خطای حالت پایدار و بهره DC

3.1.2 میرایی و پایداری سیستم

3.1.3 تشکیل یک پاسخ مرتبه دوم

3.2 تست پایداری Routh–Hurwitz

3.3 مکان ریشه

3.3.1 تعداد شاخه‌ها و نقاط ترمینال

3.3.2 مکان محور حقیقی

3.3.3 نقاط شکست و جدایی

3.4 کنترل PID

3.4.1 کنترلر PI

3.4.2 کنترلر PD

3.4.3 تنظیم کنترلرهای PID

3.5 روش‌های پاسخ فرکانسی

3.5.1 نمودار Bode

3.5.2 نمودار Nyquist (قطبی)

3.5.3 معیار پایداری Nyquist

3.6 پایداری نسبی

3.6.1مقادیر مرزی فاز و بهره

3.6.2 پهنای باند

3.7 طراحی جبران‌ساز

3.7.1 جبران‌ساز پیشفاز

3.7.2 جبران‌ساز پسفاز یا تأخیری

3.7.3 جبران‌ساز پیشفاز-پسفاز

3.8 کنترل زمان گسسته

3.8.1 نمایش زمان گسسته

3.8.2 تبدیل z

3.8.3 تبدیل از حوزه زمان پیوسته به حوزه زمان گسسته

3.8.4 نگاشت صفحه s روی صفحه z

3.8.5 معادله تفاضل و تابع انتقال

3.8.6 کنترل دیجیتال PID

3.9 نکات پایانی

مسائل

مراجع

4.چالش‌های طراحی کنترل الکترونیک قدرت

4.1 تجزیه ‌و تحلیل مبدل باک

4.1.1 طراحی مبدل باک

4.1.2 نیاز به کنترل‌کننده

4.1.3 حالت دینامیکی یک مبدل قدرت

4.1.4 روش متوسط گیری

4.1.5 مدل سیگنال کوچک مبدل باک

4.1.6 تابع انتقال مبدل باک

4.1.7 کنترل مبدل باک

4.2 تابع انتقال مبدل بوست

4.2.1 کنترل مبدل بوست

4.2.2 کنترل دو حلقه‌ای مبدل بوست

4.2.3 برخی از مسائل عملی

4.4 نکات پایانی

مسائل

مراجع

5.تحلیل و طراحی فضای حالت

5.1 نمایش فضای حالت سیستم‌های خطی

5.1.1 سیستم‌های زمان پیوسته

5.1.2 سیستم‌های زمان گسسته

5.2 حل معادله حالت یک سیستم زمان پیوسته

5.2.1 ماتریس انتقال حالت

5.2.2 ویژگی‌های ماتریس انتقال حالت

5.2.3 معادله انتقال حالت

5.3 حل معادله حالت سیستم زمان گسسته

5.3.1 ماتریس انتقال حالت

5.3.2 محاسبه ماتریس انتقال حالت

5.3.3 گسسته سازی یک سیستم زمان پیوسته

5.4 رابطه بین فرم فضای حالت و تابع انتقال

5.4.1 سیستم زمان پیوسته

5.4.2 سیستم زمان گسسته

5.5 مقادیر ویژه و بردارهای ویژه

5.5.1 مقادیر ویژه

5.5.2 بردارهای ویژه

5.6 قطری سازی یک ماتریس با استفاده از تبدیل تشابه

5.6.1 ماتریس دارای مقادیر ویژه متمایز

5.6.2 ماتریس با مقادیر ویژه تکراری

5.7 کنترل‌پذیری سیستم‌های LTI

5.7.1 التزام قضیه Cayley–Hamilton

5.7.2 شرایط تست کنترل‌پذیری

5.8 رؤیت‌پذیری سیستم‌های LTI

5.9 قطب گذاری از طریق فیدبک حالت

5.9.1 قطب گذاری با عملگر انتگرالی

5.9.2 رگلاتور درجه دوم خطی (LQR)

5.9.3 فیدبک حالت زمان گسسته با کنترل انتگرالی

5.10 طراحی ناظر (مرتبه کامل)

5.10.1 اصل جدایی

5.11 کنترل مبدل DC-DC

5.11.1 محاسبه حالت ماندگار

5.11.2 مدل خطی مبدل بوست

5.11.3 کنترل فیدبک حالت مبدل بوست

5.12 نکات پایانی

مسائل

مراجع

6.کنترل زمان گسسته

6.1 پیش‌بینی و کنترل حداقل واریانس (MV)

6.1.1 مدل‌های زمان گسسته برای سیستم‌های SISO

6.1.2 پیش‌بینی MV

6.1.3 فرمان کنترلی MV

6.1.4 کنترل یک گام جلوتر

6.2 کنترل قطب گذاری

6.2.1 کنترل شیفت قطب

6.3 کنترل پیش‌بین تعمیم‌یافته (GPC)

6.3.1 محاسبات ساده شده GPC

6.4 کنترل تطبیقی

6.5 تخمین حداقل مربعات

6.5.1 قضیه وارونگی ماتریس

6.5.2 شناسایی حداقل مربعات بازگشتی (RLS)

6.5.3 ناسازگاری و سازگاری

6.6 کنترل‌کننده خودتنظیم

6.6.1 کنترل خودتنظیم MV

6.6.2 کنترل خودتنظیم شیفت قطب

6.6.3 کنترل خودتنظیم مبدل بوست

6.7 نکات پایانی

مسائل

مراجع

7.تکنیک‌های مدولاسیون مبدل DC-AC

7.1 مبدل پل تکفاز

7.1.1 کنترل جریان هیسترزیس

7.1.2 مدولاسیون عرض پالس سینوسی دوقطبی (SPWM)

7.1.3 مدولاسیون عرض پالس سینوسی تک‌قطبی

7.2 SPWM مبدل پل سه فاز

7.3 مدولاسیون بردار فضایی (SVM)

7.3.1 محاسبه بردارهای فضا

7.3.2 ولتاژ مود مشترک

7.3.3 محاسبات زمان

7.3.4 یک روش جایگزین برای محاسبات زمان

7.4 SPWM با تزریق هارمونیک سوم

7.5 مبدل‌های چندسطحی

7.5.1 مبدل چندسطحی کلمپ دیودی

7.5.2 حالت‌های سوئیچینگ مبدل‌های چندسطحی کلمپ دیودی

7.5.3 مبدل چندسطحی خازن شناور

7.5.4 مبدل چندسطحی آبشاری

7.5.5 مبدل چندسطحی مدولار (MMC)

7.5.6 PWM مبدل‌های چندسطحی

7.6 نکات پایانی

مسائل.

مراجع

8. کنترل مبدل‌های DC-AC

8.1 ساختار و طراحی فیلتر

8.1.1 طراحی فیلتر

8.1.2 فیلتر با میرایی پسیو

8.2 کنترل ولتاژ PWM مبتنی بر فیدبک حالت

8.2.1 طراحی کنترل مبتنی بر HPF

8.2.2 تخمین جریان مبتنی بر مشاهده

8.3 کنترل ولتاژ SVPWM مبتنی بر فیدبک حالت

8.4 کنترل مود لغزشی

8.4.1 کنترل ولتاژ مود لغزشی

8.5 کنترل جریان فیدبک حالت

8.6 کنترل جریان فیدبک خروجی

8.7 نکات پایانی

مسائل

مراجع

9. کاربردهای VSC در Custom Power

9.1 DSTATCOM در حالت کنترل ولتاژ

9.1.1 کنترل فیدبک حالت PWM گسسته

9.1.2 کنترل PWM فیدبک خروجی زمان گسسته

9.1.3 کنترل ولتاژ با استفاده از مبدل چهار پایه

9.1.4 اثر فرکانس سیستم

9.2 جبران‌سازی بار

9.2.1 تکنیک جبران‌سازی بار کلاسیک

9.2.2 جبران‌سازی بار با استفاده از VSC

9.3 سایر تجهیزات توان سفارشی

9.4 نکات پایانی

مسائل

مراجع

10. ریزشبکه‌ها

10.1 مودهای عملکرد مبدل

10.2 مبدل‌های تشکیل شبکه

10.2.1 کنترل PI در حوزه dq

10.2.2 کنترل فیدبک حالت در حوزه dq

10.3 مبدل‌های تغذیه شبکه

10.4 مبدل‌های پشتیبانی از شبکه برای عملکرد جزیره‌ای ریزشبکه‌ها

10.4.1 توان‌های اکتیو و رأکتیو فیدر

10.4.2 شبکه اندوکتیو

10.4.3 شبکه مقاومتی

10.4.4 در نظر گرفتن امپدانس‌های خط.

10.4.5 امپدانس مجازی

10.4.6 در نظر گرفتن منابع غیر قابل توزیع

10.4.7 کنترل دروپ زاویه

10.5 عملکرد ریزشبکه متصل به شبکه

10.6 ریزشبکه DC

10.6.1کنترل دروپ P-V

10.6.2 اثر مقاومت‌های خط.

10.6.3 کنترل دروپ I-V.

10.7 سیستم یکپارچه AC-DC

10.7.1 پل فعال دوگانه (DAB)

10.7.2 DCMG متصل به شبکه AC

10.8 سلسله مراتب کنترل ریزشبکه‌ها

10.8.1 کنترل اولیه

10.8.2 کنترل ثانویه

10.8.3 کنترل ثالثیه

10.9 شبکه‌های توزیع هوشمند: ریزشبکه‌های شبکه‌ای

10.9.1 اتصال ریزشبکه‌های شبکه‌ای

10.10 ریزشبکه کلاستر

10.10.1 مفهوم بزرگراه تبادل توان (PEH)

10.10.2 عملکرد بزرگراه تبادل توان DC ((DC-PEH

10.10.3 تشخیص اضافه بار و محاسبه توان مازاد

10.10.4 عملکرد DC-PEH

10.10.5 انتخاب بهره دروپ دینامیک

10.11 نکات پایانی

مسائل

مراجع.

11. هارمونیک در سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی

11.1 هارمونیک و میان هارمونیک

11.1.1 هارمونیک‌های فرکانس بالا (2 تا 150 کیلوهرتز)

11.1.2 EMI در محدوده فرکانسی 150 کیلوهرتز تا 30 مگاهرتز

11.1.3 نویزها و هارمونیک‌های مود مشترک و مود دیفرانسیلی

11.1.4 شبکه‌های قوی و ضعیف

11.2 فاکتورهای کیفیت توان و تعاریف آن

11.2.1 اعوجاج هارمونیکی

11.2.2 ضرایب توان و جابجایی

11.3 هارمونیک‌های تولید شده توسط تجهیزات الکترونیک قدرت در سیستم‌های قدرت

11.3.1 تجزیه ‌و تحلیل هارمونیک در سمت بار (یک اینورتر سه فاز)

11.3.2 تحلیل هارمونیکی سمت شبکه (یکسو ساز سه فاز)

11.3.3 تحلیل هارمونیکی در سمت شبکه (یکسوساز تکفاز با و بدون سیستم اصلاح PF)

11.3.4 تحلیل هارمونیکی سمت شبکه (AFE)

11.4 مقررات و استانداردهای کیفیت توان.

11.4.1 استانداردهای IEEE

11.4.2 IEEE 519.

11.4.3 IEEE 1547

11.4.4 IEEE 1662-2008.

11.4.5 IEEE 1826-2012

11.4.6 IEEE 1709-2010

11.4.7 استانداردهای IEC

11.5 نکات پایانی

مراجع